石墨C—C键的温度、压力效应及键长的Raman频率表征

本文在20℃～550℃,0GPa～13GPa压力区间内测量了石墨的Raman光谱,并在20℃～1100℃温度范围内做了石墨的X光衍射实验。实验结果表明,TG64型石墨在20℃～750℃温度范围内C-C键长随温度升高而收缩,温度高于750℃时键长随温度升高而膨胀。高压Raman的结果表明,石墨的E_(2q)活性模的频率随压力升高分段线性收缩,分段点在4GPa附近。同时还对在常温常压下利用Raman频率计算石墨C—C键长的Fitzer公式做了修正,并分别给出了温度和压力的修正因子以及C—C键力常数随温度、压力变化的规律。     

轻质油藏注空气过程中原油低温氧化反应的O2-CO2转换率

根据注空气过程中原油低温氧化反应机理和实验结果,分析氧气消耗率和CO2转换率及其影响因素。根据不同条件下原油低温氧化实验和高温氧化实验,计算分析了不同反应条件下的CO2转换率。实验结果表明,原油的低温氧化活性和CO2转化率主要受原油种类、反应温度、气体压力和砂的影响。温度和压力越高,反应速率越快,氧气消耗越完全,CO2转换率越大;加入砂后,反应速率加快,氧气消耗量增多,CO2转换率增高。与高温氧化相比,低温氧化的CO2转换率低于65%,通常在20%~50%范围内。     

X70管线钢在含CO_2湿天然气环境下腐蚀行为

利用高温高压冷凝釜模拟油气田湿天然气CO2腐蚀环境,进行了不同气体温度、湿气-管壁温差的湿气冷凝腐蚀实验,研究了温度对X70钢腐蚀形态、速率的变化规律.利用扫描电镜和能谱仪,分析了腐蚀产物膜的微观形貌和成分,并与高温高压釜中全水相实验结果进行了对比.建立了湿气管道腐蚀预测模型,初步探讨了湿气温度、管壁温度、温差、液膜温度和冷凝率等重要湿气参数对湿气顶部腐蚀的影响.结果表明：在相同管壁温度（5℃）下,湿气温度升高使X70管线钢腐蚀速率升高;在相同的湿气温度（25℃和45℃）下,X70钢的腐蚀速率随管壁温度的升高而略有下降;在20～45℃范围内,腐蚀产物膜与基体的结合较弱,极易从基体剥落,腐蚀形态均为全面腐蚀.     

冷轧钢板的氧化还原动力学研究

在还原气氛和450～550 ℃温度范围内,将氧化后的冷轧板试样还原.研究了冷轧钢板的氧化动力学以及还原温度对氧化铁还原速率的影响,结果表明:冷轧钢板的氧化层的质量随时间增长服从抛物线规律;还原温度对还原速率常数有很大影响,呈指数关系增长,还原温度越高,还原速率越大.     

环己烷均相催化氧化动力学研究

在温度T=423～443K，压力p=1.2MPa（表压），搅拌速率N=300～1000r/min以及气体流量(以标准状况下计算)G=0.8～2.0L/min条件下，以环烷酸钴作催化剂对环己烷液相空气氧化动力学进行了研究。实验考察了搅拌速率、温度、催化剂等因素对于反应效果的影响。此外，在温度与催化剂对反应影响考察结果的基础上，采用环己烷无催化氧化的动力学半机理模型得出了环己烷催化氧化动力学模型。该模型能够较好的预测实验数据，其相对标准偏差(RSD)<10%。     

2-(4-氯苯氨基)甲基苯酚降解的动力学研究

采用高效液相色谱技术,开展了Fenton试剂对2-(4-氯苯氨基)甲基苯酚(CMP)的氧化降解动力学的研究.考察了初始双氧水摩尔浓度、亚铁离子摩尔浓度和温度等因素对CMP降解速率的影响,结果表明,当双氧水摩尔浓度、亚铁离子摩尔浓度增大和温度升高时,CMP的氧化速率明显加快.在30～45℃的温度范围内,其氧化降解符合假一级反应动力学模型,反应的表观活化能E为102.90 kJ/mol.     

煤系黄铁矿氧化产酸的动力学研究

采用自制的间歇反应器,以三价铁离子为氧化剂,对煤系黄铁矿的氧化动力学进行了系统的研究.在温度25~44℃,氧化剂Fe(Ⅲ)浓度4.0×10-3~6.0×10-3mol/L的范围内,黄铁矿的氧化速率RFe(Ⅱ)为1.97×10-5~7.02×10-5mol/(L.min).在实验范围内,随温度的升高或[Fe(III)]i的升高,黄铁矿的氧化速率增大.通过对氧化速率与温度、[Fe(III)]i之间对应关系的回归分析,得到黄铁矿被Fe(Ⅲ)氧化的速率公式为RFe(II)=5.05×104e-45.54/RT[Fe(III)]i0.6,氧化反应的活化能为45.54 kJ/mol,该值表明黄铁矿的氧化是表面反应控制的,而不是扩散控制的.     

草酸中多孔阳极氧化铝膜生长动力学和形态结构研究

为分析多孔阳极氧化铝膜形态参数和氧化条件的关系,在恒流条件下对0.3 mol·L-1草酸电解中形成多孔膜的生长动力学进行了研究.采用扫描电子显微镜和氧化膜质量测定方法检验了电流密度、温度和氧化时间对氧化膜生长动力学和氧化膜形态的影响.通过电压-时间曲线研究了氧化膜的电化学特征,并采用一元线性回归模型预测了氧化膜的生长速率.实验结果表明氧化膜的生长速率随电流密度的升高而升高,随温度的升高而下降.氧化膜质量的增长速率也随着电流密度的升高而增大.     

草酸中多孔阳极氧化铝膜生长动力学和形态结构研究

为分析多孔阳极氧化铝膜形态参数和氧化条件的关系,在恒流条件下对0.3 mol.L-1草酸电解中形成多孔膜的生长动力学进行了研究.采用扫描电子显微镜和氧化膜质量测定方法检验了电流密度、温度和氧化时间对氧化膜生长动力学和氧化膜形态的影响.通过电压-时间曲线研究了氧化膜的电化学特征,并采用一元线性回归模型预测了氧化膜的生长速率.实验结果表明氧化膜的生长速率随电流密度的升高而升高,随温度的升高而下降.氧化膜质量的增长速率也随着电流密度的升高而增大.     

新型羊毛角蛋白载体缓释尿素肥

利用氧化后的羊毛角蛋白粉末作为载体制备了缓释尿素肥料．通过土柱淋溶实验考察了模压压强、模压温度、尿素含量、角蛋白氧化时间和尿素颗粒尺度对羊毛角蛋白载体缓释尿素肥料淋出速率的影响，并与商业化的缓释肥料Luxecote和包硫尿素做了对比．实验结果表明，淋溶10次后羊毛角蛋白载体缓释尿素的累积淋出分率在22％～62％之间，与Luxecote和包硫尿素分别淋溶10次的累积淋出分率41．28％和18．01％接近．且淋溶实验表明随模压压强的增大，尿素的淋出速率显著降低．随模压温度的升高，尿素淋出速率稍有降低．随缓释肥料中尿素含量的增大，其淋出速率明显升高．角蛋白的氧化时间越长以及尿素颗粒越大，尿素的淋出速率越高．     

高温SiC/Al2O3复合抗氧化涂层性能的研究

本文通过SiC及SiC/Al2O3复合涂层抗氧化性能的研究，认为采用高温浸渗工艺，在石墨制品表面形成的SiC涂层与基体有合理的界面结构，该涂层能对石墨制品起到良好的抗氧化防护作用。而SiC/Al2O3复合涂层使石墨制品具有更佳的抗氧化能力。     

四苯基锌卟啉催化氧气氧化对硝基乙苯的表观动力学研究

本文在研究氧气氧化对硝基乙苯反应时,发现双-(α-甲基-4-硝基苄基)过氧化物为关键中间产物,对硝基苯乙酮为主产物,在此基础上建立了四苯基锌卟啉（TPPZn）催化氧气氧化对硝基乙苯的反应模型和速率方程,对其表观动力学行为进行了深入的研究。同时,根据110-150℃范围内所测得的实验数据,计算出了相应的反应速率常数,确立了对硝基乙苯氧化生成双-(α-甲基-4-硝基苄基)过氧化物的第一步为零级反应,表观活化能为39.5kJ/mol;双-(α-甲基-4-硝基苄基)过氧化物分解生成对硝基苯乙酮的第二步反应为1/2级反应,表观活化能为44.6kJ/mol。对比同一温度下的反应速率常数k1和k2,发现低温时k2和k1基本相等,而高温时k2大于k1。通过比较两步反应的表观活化能和反应速率常数,发现升高反应温度有利于对硝基苯乙酮的生成,且可以提高其生成速率。     

碳基烧蚀材料高温氧化反应机理的分子动力学研究

本文采用基于紧束缚密度泛函理论的分子动力学,研究高温下碳基烧蚀材料三种模型(无缺陷、原子缺陷以及孔洞缺陷)的氧化反应机制．研究发现高温下的反应产物主要是CO和CO₂.CO的产生过程主要源于环氧基团中C-C键的裂解,而CO₂的形成则较为复杂,主要源于小分子团簇(C₂O₂、C₃O₁、C₄O₁)的裂解．C-C键裂解是石墨氧化反应的主要途径,C-O键形成是CO和CO₂生成速率的控制因素．此外,体系的温度、缺陷以及孔洞对石墨的氧化反应机制有重要的影响．通过分析氧化反应速率,计算得到三种模型氧化反应的活化能分别为7.56、2.4和1.6kcal/mol．缺陷越明显活化能越低,则氧化反应速率较高,无缺陷的模型由于活化能最高,其氧化反应速率最低．     

温度对油套管用钢腐蚀速率的影响

通过模拟塔里木油田现场环境进行腐蚀试验,研究井下不同井段腐蚀环境下KO110和3Cr110油套管用钢的腐蚀形态以及腐蚀速率,确定表面腐蚀产物的成分.结果表明:在90℃附近两种材料出现腐蚀速率的最大值,KO110为9.9437mm/a,3Cr110为5.9734mm/a;3Cr110在低温下(90℃以下)的腐蚀速率远小于KO110,在90℃以上与KO110的腐蚀速率相当,甚至要高于KO110;KO110局部腐蚀相当严重,3Cr110表现出了良好的抗局部腐蚀性能,在整个温度区间,局部腐蚀很轻微.     

进气温度及冷流率对涡流管制冷性能的影响

采用基于实际生产应用的涡流管模型，以空气为介质，模拟分析了不同进气温度和冷流率对涡流管制冷性能的影响，结果表明：冷流率一定时，涡流管的冷端出口温度、热端出口温度、制冷温度效应及单位制冷量均随进气温度的升高而增大，而制冷效率基本不受温度影响；在相同进气温度下，涡流管的制冷温度效应、单位制冷量及制冷效率都随冷流率的增大呈先增大后减小的趋势；存在一个最佳冷流率范围使得制冷温度效应、单位制冷量、制冷效率最大，但它们各自的最佳冷流率范围不同。     

膨胀石墨氧化制备石墨烯

在氧化还原法制备石墨烯的工艺中,氧化石墨的制备尤为重要。以大鳞片石墨制备的膨胀石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化程度高、可剥离度高的氧化石墨稀,研究中温氧化时间、氧化剂用量及高温反应对氧化石墨烯结构、形貌及氧化程度的影响,对样品进行扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征。结果表明:硫酸与膨胀石墨用量比为75 mL∶1 g,高锰酸钾与石墨用量比为4 g∶1 g,35℃水浴反应24 h,制备得到氧化程度高的大片氧化石墨烯。该方法工艺简单、反应温度低,无须进行高温反应,可以解决大鳞片石墨制备氧化石墨烯难度大,氧化效率低的问题。     

改进的低温Hummers法制备氧化石墨

利用重力沉降的原理研究了一种较低温度条件下安全有效的Hummers法制备氧化石墨.通过探究低中高温时间、高温温度和高锰酸钾剂量比等5个因素对石墨氧化程度的影响,采用新的除杂方法,最终得到较为简单合理的新Hummers法.实验证明,实验温度在45 ℃时就可制备出氧化比例较好的产物.     

天然气吸附用活性炭-膨胀石墨复合吸附剂试制

为减弱天然气吸附（ANG）存储过程中的热效应,采取提高吸附剂热导率的技术路线,通过采用正交试验设计法,研制活性炭和膨胀石墨复合吸附剂,并由储罐吸附床典型部位在充放气过程的温度变化,校验复合材料的有效性。结果表明,活性炭比表面积为2074 m2/g时,选择活性炭与膨胀石墨质量混合比例1∶1、膨胀石墨制备时间30 s、制备温度600 ℃、成型压力9 MPa时制备复合吸附剂的热导率最大。设计容积为1385 mL的扁平形储罐,在充放气速率为15 L/min,最大充气压力为3.5 MPa条件下,吸附床填充复合吸附剂时,储罐中心温度波动将减少约12 ℃,应用活性炭-膨胀石墨复合吸附剂能减弱吸附热效应。     

氩弧熔覆原位合成高温抗氧化性涂层

为克服石墨在723 K以上会发生氧化反应的不足,在石墨电极表面,采用氩弧熔覆技术,以Si和Ti粉末为原料,制备原位合成的高温抗氧化复合涂层。通过热力学计算和扫描电子显微镜分析,利用X射线衍射仪进行涂层物相分析,确定涂层由SiC、TiC、TiSi、TiSi2和Ti5Si3陶瓷颗粒组成。结果表明:合金熔覆层与石墨基体的结合呈现一种连续的结合界面,没有明显的缺陷;1 573 K条件下灼烧60 min,氧化失重率为0.875%。     

大面积CVD金刚石膜的热铁板抛光

研制成功国内第1台大面积CVD金刚石膜热铁板抛光机,它可以在10^-3pa真空条件下,加热到1100℃;抛光台可以在0－10r/min间实现无级调速,一次完成3片φ110mm的金刚石膜的抛光,金刚石膜在980℃,2h抛光的结果表明该装置有良好的抛光效果。金刚石膜在980℃抛光不同时间的Raman谱表明,金刚石热铁板抛光是金刚石石墨化和C原子不断扩散的过程。